四韧带手性夹芯结构的振动带隙特性研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20241228.008

复合材料科学与工程 ›› 2024, Vol. 0 ›› Issue (12): 54-61.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20241228.008

四韧带手性夹芯结构的振动带隙特性研究

张锦光^1,2, 陈睿¹, 窦玉宽¹, 鲁季坤¹, 文湘隆^1*

1.武汉理工大学机电工程学院,武汉 430070;
2.武汉理工大学先进材料制造装备与技术研究院,武汉 430070

收稿日期:2023-11-20 出版日期:2024-12-28 发布日期:2025-01-14
通讯作者: 文湘隆(1969—),男,博士,副教授,主要从事磁悬浮技术和碳纤维复合材料应用技术方面的研究,wenxl@whut.edu.cn。
作者简介:张锦光(1966—),男,博士,教授,主要从事复合材料零部件设计与制造技术、轻量化设计技术和智能制造技术方面的研究。

Vibration band gap characterization of four-ligament chiral sandwich structures

ZHANG Jinguang^1,2, CHEN Rui¹, DOU Yukuan¹, LU Jikun¹, WEN Xianglong ^1*

1. School of Mechanical and Electronic Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China;
2. Institute of Advanced Material and Manufacturing Technology, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China

Received:2023-11-20 Online:2024-12-28 Published:2025-01-14

摘要/Abstract

摘要： 本文为了衰减弹性波,提出了一种以四韧带手性结构为夹芯,碳纤维复合材料为面板的新型夹芯结构。首先,基于Bloch定理和COMSOL有限元软件,求解了四韧带手性结构的振动带隙;其次,分析了原胞节点填充材料以及几何参数对手性结构振动带隙的影响;再次,在频域上研究了四韧带手性夹芯结构内波的传输特性;最后,进行了四韧带手性夹芯结构振动传递衰减特性试验。研究表明:手性结构节点填充材料可以产生低频带隙;几何参数对带隙有很大的影响,通过调整几何参数可以使带隙处于低频区域;当振动频率处在带隙范围内时,手性结构具有良好的衰减特性。这些研究结果将对四韧带手性夹芯结构在工程中的应用起指导作用。

关键词: 四韧带手性结构, 碳纤维复合材料, 夹芯结构, 振动带隙, 几何参数

Abstract: In this paper, to attenuate the elastic wave, a new type of sandwich structure with a four-ligament chiral structure as the core and carbon fiber composite material as the panel is proposed. Firstly, based on Bloch’s theorem and COMSOL finite element software, the vibration bandgap of the four-ligament chiral structure is solved; secondly, the influence of the filling materials of the nodes of the protocell and the geometrical parameters on the vibration bandgap of the chiral structure are analyzed; thirdly, the transmission characteristics of the waves within the four-ligament chiral sandwich structure are investigated in the frequency domain; and lastly, the experiments on the vibration transmission and attenuation characteristics of the four-ligament chiral sandwich structure are carried out. The study shows that: the chiral structure node filling material can produce a low-frequency bandgap, and the geometric parameters have a great influence on the bandgap, by adjusting the geometric parameters, the bandgap can be made to be in the low-frequency region; when the vibration frequency is in the range of the bandgap, the chiral structure has a good attenuation characteristic. These findings will guide the application of four-ligament chiral sandwich structures in engineering.

Key words: four-ligament chiral structure, carbon fibre reinforced plastics, sandwich structure, vibration band gap, geometric parameters

中图分类号:

TB332

张锦光, 陈睿, 窦玉宽, 鲁季坤, 文湘隆. 四韧带手性夹芯结构的振动带隙特性研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(12): 54-61.

ZHANG Jinguang, CHEN Rui, DOU Yukuan, LU Jikun, WEN Xianglong. Vibration band gap characterization of four-ligament chiral sandwich structures[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2024, 0(12): 54-61.

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Vibration band gap characterization of four-ligament chiral sandwich structures

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